CN106570304A

CN106570304A - 一种获取沥青混合集料比表面积的方法

Info

Publication number: CN106570304A
Application number: CN201611036524.1A
Authority: CN
Inventors: 蒋应军; 赵淑敏; 韩占闯; 陈瑞亭; 王敏
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: CN106570304B

Abstract

本发明提供了一种获取沥青混合集料比表面积的方法，首先筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例；然后将得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积。本发明提供的方法将不同粒径尺寸范围内的集料均考虑在内，避免规范中比表面计算方法忽略粒径在0.030mm以下的细集料比表面对于整个集料比表面积的影响，导致规范方法得到的集料比表面积偏小的问题，提供准确性。本发明提供的确定方法得到混合集料的比表面积精确度高，与集料实测比表面积相符性高。

Description

一种获取沥青混合集料比表面积的方法

技术领域

本发明属于沥青应用技术领域，尤其涉及一种获取沥青混合集料比表面积的方法。

背景技术

随着高速公路的建设发展，沥青路面的建设质量保证和控制工作至关重要，对集料的品质提出了越来越高的要求。在沥青路面质量控制过程中，集料比表面积变化会直接改变沥青混合集料的微观结构，影响路面使用品质和服役寿命。

目前沥青混合集料集料比表面积的确定方法主要有比表面积系数法、密度计算法、修正比表面积系数法等。比表面积系数法得到的集料比表面积过小，与实际偏差较大；密度确定方法中给出的推荐系数建立在实测结果基础之上，与《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)(以下简称规范)中给出的标准系数存在较大差别，并且在计算的过程中采用分计筛余量，并非规范中使用的筛孔通过率；修正比表面积系数法在对集料进行形状假设过程中，将不同的集料规定为统一形状，差生较大误差。

我国沥青混合集料集料比表面积计算普遍采用规范中的利用集料比表面积系数的确定方法：以集料最小粒径为0.030mm为前提，集料中粒径大于4.75mm部分的表面积系数取为0.0041，且在计算的过程中只计算一次，即粒径大于4.75mm集料的比表面积为0.41m²/kg；对于粒径小于4.75mm部分，把各个筛孔的通过率与表面积系数相乘后再累加，即可以得到该部分比表面积，最后把两部分比表面积相加，即得到集料整体的比表面积。

由于加工工艺等方面不断变化，矿粉细度不断增加，与规范推导方法的最小粒径假设出现了偏差，这使得推导出的比表面积与集料实测比表面积出现了较大的差距。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种获取沥青混合集料比表面积的方法，本发明提供的方法得到的集料的比表面积精确度高，与集料实测比表面积相符性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种获取沥青混合集料比表面积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例；

(2)将所述步骤(1)得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积；

所述若干档集料包括粗档集料、超细档集料和中档集料；

所述粗档集料的粒径不小于2.36mm；

所述超细档集料的粒径小于0.15mm；

所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。

优选的，所述若干档集料的分计筛余比例为不同档集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比。

优选的，所述粗档集料的比表面积系数为固定比表面积系数。

优选的，所述固定比表面积系数按照包括以下步骤的方法得到:

(a)对所述粗档集料进行筛分，根据集料的粒径尺寸，得到所述粗集料的若干次级档；

(b)对所述若干次级档的集料分别进行称量，得到所述若干次级档的集料的质量；

(c)对所述若干次级档的粗集料分别进行扫描，得到所述若干次级档的粗集料的扫描图；

(d)根据所述若干次级档的粗集料的扫描图，得到所述若干次级档的粗集料的表面积；

(e)根据所述若干次级档的粗集料的表面积和所述若干次级档的粗集料的质量，得到所述若干次级档的粗集料的固定比表面积系数；

所述若干次级档的粗集料的固定比表面积系数为所述若干次级档的粗集料的表面积与所述若干次级档的粗集料的质量的比值。

优选的，所述超细集料的比表面积系数按照包括以下步骤的方法得到：

a、对所述超细集料进行筛分，得到一级超细集料和二级超细集料以及所述一级超细集料的分计筛余比例和所述二级超细集料的分计筛余比例；

b、采用勃氏比表面积方法对所述一级超细集料和所述二级超细集料分别进行测试，得到一级超细集料比表面系数和二级超细集料比表面积系数；

所述一级超细集料为粒径大于0.075mm且小于0.15mm档集料；

所述二级超细集料为粒径不大于0.075mm档集料。

优选的，所述一级超细集料的分计筛余比例为所述一级超细集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比；

所述二级超细集料的分计筛余比例为所述二级超细集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比。

优选的，所述中档集料的比表面积系数为采用修改系数对所述中档集料的比表面积的系数固定值进行修正得到；所述修正的方法为将所述中档集料的比表面积的系数固定值与所述修正系数相乘。

优选的，所述修正系数为所述一级超细集料的比表面积系数与一级超细集料比表面积系数的固定值的比值。

优选的，所述比表面积系数的固定值为美国系数法规律中的比表面积系数。

本发明提供了一种获取沥青混合集料比表面积的方法，首先筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例；然后将得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积；所述若干档集料包括粗档集料、超细档集料和中档集料；所述粗档集料的粒径不小于2.36mm；所述超细档集料的粒径小于0.15mm；所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。本发明提供的方法将不同粒径尺寸范围内的集料均考虑在内，在进行矿粉粒度分析过中，发现0.030mm粒径以下的细集料比例占到了15.47％～47.68％之间，这部分颗粒的比表面积在整个集料当中所占的比例很大，但是规范中比表面计算方法忽略了粒径在0.030mm以下的细集料比表面对于整个集料比表面积的影响，导致规范方法得到的集料比表面积偏小，本发明提供的方法避免了混合集料比表面积规范方法中，建立在集料最小粒径为0.030mm的前提假设上，较小尺寸的细集料被忽视的问题；规范方法仅仅考虑沥青混合集料级配对比表面积的影响，忽略混合集料材料本身的影响，降低了结果的准确性，本发明提供的方法将粒径小于0.075mm的矿粉计入，提高计算准确性；本发明提供的方法，未将石料进行球形假设，与实际工程中，所使用石料多为不规则的多面体，具有很大棱角的特征相符，避免球形假设导致的误差。本发明的实施例的结果表明，本发明提供的沥青混合集料比表面积的确定方法得到的沥青混合集料的比表面积与最佳油石比相关性良好。因此，本发明提供的确定方法得到混合集料的比表面积精确度高，与集料实测比表面积相符性高。

进一步地，粗集料比表面积在混合集料中所占的比例小，采用固定比表面积系数计，方便快捷得到相应尺寸集料比表面积，不影响混合集料比表面积的准确性；通过美国系数规律的引入，对原有的固定比表面积系数进行修正，消除了集料密度对比表面积的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例获得的沥青比表面积与马歇尔方法测定的最佳油石比关系曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种获取沥青混合集料比表面积的方法，首先筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例；然后将得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积；所述若干档集料包括粗档集料、超细档集料和中档集料；所述粗档集料的粒径不小于2.36mm；所述超细档集料的粒径小于0.15mm；所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。

本发明提供的方法将不同粒径尺寸范围内的集料均考虑在内，避免了混合集料比表面积中，较小尺寸的细集料被忽视的问题，得到混合集料的比表面积精确度高，与集料实测比表面积相符性高。

本发明筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例。在本发明中，所述若干档集料的分计筛余比例为不同档集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比。

筛分沥青混合集料前，本发明优选对所述沥青混合集料进行称量，得到沥青混合集料的总质量。

本发明对筛分方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的筛分方式即可，以不同孔径的筛网对所述沥青混合集料进行筛选。本发明优选按照所需的不同粒径尺寸档确定筛网孔径，得到粗档集料、超细档集料和中档集料，所述粗档集料的粒径不小于2.36mm，所述超细档集料的粒径小于0.15mm，所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。

得到若干档集料后，本发明优选对所述若干档集料分别进行称量，与所述筛分前得到的沥青混合集料的总质量作比，得到相应档集料的分计筛余比例。

得到所述分计筛余比例后，本发明将所述若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积。

在本发明中，所述若干档集料的比表面积系数优选按照不同的方式获得。

在本发明中，所述粗档集料的比表面积系数优选为固定比表面积系数。所述固定比表面积系数优选按照X-ray-CT技术得到。

得到所述粗档集料后，本发明优选对粗档集料进行筛分，根据集料的粒径尺寸，得到所述粗集料的若干次级档。本发明中，所述若干次级档优选为2～10档，进一步优选为4～8档，最优选为6档。本发明对所述若干次级档的粒径范围没有特殊要求，以将所述粗档集料筛分成若干档，便于后续扫面与图像处理进行为目的。在本发明实施例中，所述筛分优选按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005标准中的要求，对所述粗档集料进行筛分，得到6档若干次级档的粗集料，具体为：不低于2.36mm且低于4.75mm次级档的粗集料、不低于4.75mm且低于9.5mm次级档的粗集料、不低于9.5mm且低于13.2mm次级档的粗集料、不低于13.2mm且低于16mm次级档的粗集料、不低于16mm且低于19mm次级档的粗集料和不低于19mm且低于26.5mm次级档的粗集料。

得到所述粗集料的若干次级档后，本发明优选对所述若干次级档的粗集料分别进行称量，得到所述若干次级档的粗集料的质量。本发明优选根据所述若干次级档的粗集料的质量得到所述若干次级档的粗集料的分计筛余比例。在本发明中，所述若干次级档的粗集料的分计筛余比例优选为所述若干次级档的集料的质量与前述方案中得到的沥青混合集料总质量的比值。

本发明优选对所述若干次级档的粗集料分别进行扫描，得到所述若干次级档的粗集料的扫描图。进行所述扫描前，本发明优选从所述若干次级档的粗集料中分别取出若干块石料作为所述若干次级档的集料的相应次级档的扫描样本，在本发明中，所述若干块优选为3～6块。得到所述若干次级档的集料的扫描样本后，本发明优选对所述若干次级档的粗集料的扫描样本分别进行称量，得到所述扫描样本的质量。

本发明优选对所述扫描样本分别进行扫描前期准备，得到待扫描样本。本发明对所述前期准备没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的前期准备方式进行。本发明实施例，优选采用锡纸包裹的方式对所述扫描样本中的每块石料进行包裹，得到待扫描样本，对所述包裹方式没有特殊要求，以保证不同石料间不接触为准。

得到待扫描样本后，本发明优选采用CT扫描仪对所述待扫描样本进行扫描得到扫描图。本发明对所述CT扫描仪没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的CT仪即可。本发明的实施例，优选采用型号为YXLON.CT的CT扫描仪。本发明对所述扫描方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的扫描方式即可，本发明实施例中具体为边平移边旋转的扫描方式，图像矩阵为128×128的矩阵，扫描的采样时间为0.3s。

得到扫描图后，本发明优选根据所述若干次级档的粗集料的扫描图，得到所述若干次级档的粗集料的表面积。本发明优选采用图像处理软件对所述扫描图进行预处理，所述预处理优选包括降低灰度值，以能分辨出石料图像为准。本发明对图像处理软件没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的图像处理软件即可，本发明实施例中，所述计算软件优选为Image图像处理软件。

扫描图进行预处理后，本发明优选采用所述图像处理软件的计算功能对所述扫描图进行分析，得到所述扫描样本的表面积。本发明对所述分析方法没有特殊要求，通过利用本领域技术人员所熟知的图像处理软件的计算功能实现。

得到所述扫描样本的表面积后，本发明优选将所述若干次级档的粗集料的扫描样本的表面积与所述扫描样本的质量分别作比，得到所述若干次级档的粗集料的扫描样本的比表面积系数。本发明优选将所述若干次级档的粗集料的扫描样本的比表面积系数作为所述若干次级档的粗集料的比表面积系数。

在本发明中，所述超细档集料的比表面系数优选采用勃氏比表面积方法得到。

本发明优选对所述超细档集料进行筛分，得到一级超细集料和二级超细集料。在本发明中，所述一级超细集料为粒径大于0.075mm且小于0.15mm档集料，所述二级超细集料为粒径不大于0.075mm档集料。

得到所述一级超细集料和二级超细集料后，本发明优选对所述一级超细集料和二级超细集料分别进行称量，得到所述一级超细集料的质量和所述二级超细集料的质量。本发明优选将所述一级超细集料的质量与前述方案中得到的沥青混合集料的总质量作比，得到所述一级超细集料的分计筛余比例。本发明优选将所述一级超细集料的质量与前述方案中得到的沥青混合集料的总质量作比，得到所述二级超细集料的分计筛余比例。

完成称量后，本发明优选采用勃氏比表面积方法对所述一级超细集料和所述二级超细集料进行测试，得到一级超细集料比表面积系数和二级超细集料比表面积系数。

本发明中所述勃氏比表面积方法优选含有制样、密度测试、体积标定、试料层制备、测定K值、测定液面降落时间和数据整合过程。

本发明优选按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005标准中的要求对所述一级超细集料和所述二级超细集料分别进行制样，得到待测试样。本发明中所述制样的方式具体为对所述一级超细集料和所述二级超细集料烘干后冷却，将所述冷却后的集料进行分散得到待测试样。本发明对所述烘干、冷却和分散的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的方式即可。在本发明中，所述烘干的温度优选为105～115℃，烘干后集料的水分含量优选为衡量，所述衡量为本领域技术人员所熟知的烘干集料至质量不再变化。在本发明中，所述冷却优选在干燥器中进行，所述冷却后的温度优选为室温。在本发明中，所述分散优选采用振荡的方式对所述冷却后的集料进行分散，所述振荡优选在密闭瓶中进行，所述振荡时间优选为2～4min。振荡完成后，所述分散优选还包括搅拌，在本发明实施例中，具体为所述搅拌以所述振荡过程中落在表面的粉料，分布到试样中为准。

得到待测试样后，本发明优选对所述待测试样进行密度测试，本发明对所述密度测试的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的密度测试方式即可。在本发明实施例中，所述密度测试优选采用阿基米德定律进行测试，具体为：称量所述待测试样，得到所述待测试样的质量；在李氏瓶中装满无水煤油，将所述待测试样放入所述李氏瓶中，测量溢出的无水煤油的体积，作为所述待测试样的体积；将所述待测试样的质量和所述待测试样的体积作比，得到待测试样的密度。

得到待测试样的密度后，本发明优选对所述待测试样进行体积标定。本发明对所述体积标定方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的体积标定方式即可。在本发明实施例中，按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE42-2005)T0504-2005规定的体积标定法进行标定，所述体积标定优选采用水银代替法，具体为：(1)将两片滤纸沿圆筒壁放入透气圆筒内，优选采用长棒将所述滤纸放入透气圆筒内，进一步优选将所述滤纸平整放在所述透气圆筒的金属空孔板上，所述长棒的直径比所述透气圆筒的直径小1～2mm；(2)将所述滤纸放入透气圆筒后，优选向所述透气圆筒内填充水银，所述水银的添加量优选为填满所述透气圆筒；(3)填充水银后，为了使所述水银表面与所述透气圆筒的筒口平齐，本发明优选采用薄玻璃板对所述水银的表面进行按压，所述按压的力度优选以所述薄玻璃板和所述水银表面之间没有气泡或空洞存在为准；(4)按压完成后，本发明优选将所述薄玻璃板移除后倒出所述水银，对所述倒出的水银进行称量，得到所述水银的质量；(5)重复所述步骤(2)～(4)，重复次数优选为2～10次，以前后两次得到的所述水银的质量差值小于0.1g为准；(6)取出1片滤纸，向所述透气圆筒内放入3～4g所述待测样品；(7)将所述待测样品放入所述透气圆筒后，优选将所述透气圆筒内填充水银，所述水银的添加量优选为填充满所述透气圆筒；(8)采用所述步骤(3)和所述步骤(4)去除气泡；(9)重复所述步骤(7)和所述步骤(8)，重复次数优选为2～10次，以前后两次得到的所述水银的质量差值小于50mg为准，完成对所述待测试样的体积标定。

圆筒内试料层体积V按照公式V＝10-6×(P₁-P₂)/ρ_水银计算，精确到5×10^-9m³；

其中，V----试料层体积(m³)；

P₁---未装试料时，充满圆筒的水银质量(g)；

P₂----装试料后，充满圆筒的水泥质量(g)；

ρ_水银-----试验温度下水银的密度(g/cm³)；

校正试验用的标准试样量和被测定试样量，应达到在制备的试料层中的空隙率为0.500±0.005；

本发明优选通过计算式W＝ρV(1-ε)，根据所标定的体积，得到试料层的空隙率；

式中W-----需要的试样量(kg)，精确至1mg；

ρ-----试样密度(kg/m³)；

V-----按前文中的方法测定的试料层体积(m³)；

ε----试料层的空隙率。

完成体积标定后，本发明优选进行试料层的制备，本发明对所述试料层的制备方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的试料层的制备方式即可。在本发明实施例中，所述试料层的制备方式具体为：将穿孔板放入透气圆筒的突缘上，采用捣棒将一片滤纸放到所述穿孔板上，边缘放平并压紧；将待测试样，倒入所述透气圆筒；为了确保试料层表面的平坦，待测试样倒入所述透气圆筒后，振荡所述透气圆筒；采用捣棒将第二片滤纸放入所述透气圆筒后，采用捣器捣实所述透气圆筒内的待测试料，使得捣器的支持环与圆筒顶边接触；完成捣实后，旋转所述捣器l～2圈后取出所述捣器。

完成试料层的制备后，本发明优选进行仪器K值的测定。本发明对K值的测定没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的K值测定方式即可。在本发明的实施例中，所述K值的测定优选按照勃氏比表面积测试仪(Blaine比表面积测试仪)的仪器说明进行K值的测定，具体为：将标准粉的密度、标准粉的比表面积和标准粉的空隙率输入Blaine比表面积测试仪中，开启仪器记录K值。

完成K值的测定后，本发明优选测定所述Blaine比表面积测试仪的压力计内液面降落时间。本发明对所述液面降落时间的测定方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的液面降落时间的测定方式即可。在本发明实施例中，所述液面降落时间的测定方式具体为：将装有试料层的透气圆筒的下锥面涂抹活塞油脂，所述涂抹的厚度优选为1～2mm；将所述涂抹有活塞油脂的透气圆筒插入压力计顶端锥形磨口，为了确保所述透气圆筒和所述压力计紧密连接不透气，优选将所述透气圆筒旋转1～2圈；采用微型电磁泵从所述压力计一臂中抽出空气，使得所述压力计内原有的液体的液面上升到所述压力计的扩大部下端；静置所述压力计，当所述压力计内液体的凹面下降到所述压力计的第一个刻线处开始计时，当液体的凹面下降到第二条刻线时停止计时，得到液面降落时间。

在测定液面降落时间过程中，在本发明中，所述液面降落过程中温度优选控制为恒定温度，本发明优选测定所述液面降落过程中的恒定的温度。

完成液面降落时间的测定后，本发明优选进行数据整合，得到所述一级超细集料比表面积系数和二级超细集料比表面积系数。本发明优选按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中的比表面积系数计算公式对数据进行整合，所述计算公式具体为：

试验时温差不大于±3℃条件下，按下列公式计算：

当试验温差大于±3℃时，按下列公式计算：

式中：

S_c————被测试样的比表面积(kg/m³)

S_S————标准试样的比表面积(kg/m³)

T————被测试样实验时，压力计中液面降落测得的时间(S)

T_S————被测试样实验时，压力计中液面降落测得的时间(S)

ε————被测试样试料层的空隙率

ε_S————标准试样试料层中的空隙率

ρ————被测试样的密度(kg/m³)

在本发明中，所述中档集料的比表面积系数优选采用修正系数对所述中档集料的比表面积的系数的固定值进行修正得到，所述修正的方法优选为将所述中档集料的比表面积的系数固定值与所述修正系数相乘，所述中档集料的比表面积的系数固定值为美国系数法规律中的比表面积系数，所述修改系数优选为前述方案得到的所述一级超细集料的比表面积系数与一级超细集料的比表面积系数的固定值的比值，在本发明中，所述一级超细集料的比表面积系数的固定值为美国系数法规律中的比表面积系数。

本发明优选筛分所述中档集料，根据集料的粒径尺寸，得到中档集料的若干次级档的中档集料。本发明中，所述若干次级档优选为2～9档，进一步优选为3～8档，最优选为4档。本发明对所述筛分方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的筛分方式即可，本发明优选采用粒径为0.3mm、0.6mm、1.18mm和2.36mm的筛网进行筛分。在本发明实施例中，所述筛分优选按照《公路工程集料试验规程》T0302-2005标准中的要求，对所述中档集料进行筛分，得到4档若干次级档的中档集料，具体为：不低于0.15mm且低于0.3mm次级档、不低于0.3mm且低于0.6mm次级档、不低于0.6mm且低于1.18mm次级档和不低于1.18mm且低于2.36mm次级档。

得到所述若干次级档的中档集料后，本发明优选对所述若干次级档的中档集料分别进行称量，得到所述若干次级档的中档集料的质量。本发明优选将所述若干次级档的中档集料的质量与前述方案中得到的沥青混合集料的总质量作比，得到所述若干次级档的中档集料的分计筛余比例。

本发明优选将得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积。

本发明提供了一种获取沥青混合集料比表面积的方法，首先筛分沥青混合集料，根据集料的粒径尺寸，得到若干档集料和相应档集料的分计筛余比例；然后将得到的若干档集料的比表面积系数与相应档集料的分计筛余比例相乘后相加求和，得到沥青混合集料比表面积；所述若干档集料包括粗档集料、超细档集料和中档集料；所述粗档集料的粒径不小于2.36mm；所述超细档集料的粒径小于0.15mm；所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。本发明提供的方法将不同粒径尺寸范围内的集料均考虑在内，避免规范中比表面计算方法忽略粒径在0.030mm以下的细集料比表面对于整个集料比表面积的影响，导致规范方法得到的集料比表面积偏小的问题，提供准确性，本发明的实施例的结果表明，本发明提供的沥青混合集料比表面积的确定方法得到的沥青混合集料的比表面积与最佳油石比相关性良好。因此，本发明提供的确定方法得到混合集料的比表面积精确度高，与集料实测比表面积相符性高。

下面结合实施例对本发明提供的获取沥青混合集料比表面积的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明实施例中原料优选采用韩国双龙(S-OIL牌)A级70号道路石油沥青；乾县鑫源石料厂生产的石灰岩碎石；选用4种细集料：JL-1为西咸高速LM-1标沥青拌和站自建料场生产的0～2.36mm机制砂和石灰岩矿粉，JL-2为西咸高速LM-2标沥青拌和站自建料场生产的0～2.36mm机制砂和石灰岩矿粉，JL-3为西咸高速LM-3标沥青拌和站自建料场生产的0～2.36mm机制砂和石灰岩矿粉，JL-4为甘肃天开石料厂生产的0～2.36mm机制砂和石灰岩矿粉。

道路沥青的技术要求和所采用的道路石油沥青的检测结果图表1所示。

表1道路沥青要求和所采用的道路沥青的检测结果

本发明用于测试的沥青混合集料的技术指标如表2、表3和表4所示。结果表明，原材料各项技术指标均满足JTG F40-2004技术要求。

表2沥青混合集料中粗集料技术指标

表3沥青混合集料中粗集料技术指标

表4沥青混合集料中矿粉质技术指标

实施例1

严格按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005中的要求，进行取样，获得待测沥青混合集料，其中细集料选用JL-1，称量待测沥青混合集料，得到沥青混合集料的总质量，以不同孔径的筛网对所述沥青混合集料进行筛选。得到粒径不小于2.36mm的档粗集料，粒径小于0.15mm档超细集料和粒径大于0.15mm且小于2.36mm的中档集料。

1、采用X-ray-CT技术作为粗集料比表面积系数的测定方法，具体操作步骤如下：

(1)筛分

将取好的各档集料，用四分法进行缩分，按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005中的要求，逐档进行筛分，得到2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～13.2mm、13.2mm～16mm、16mm～19mm、和19mm～26.5mm，6档不同粒径的粗集料。

(2)称量

对步骤(1)得到的6档粒径的粗集料进行称量，分别得到6档粗集料的质量，分别与沥青混合集料的总质量作比，分别得到6档粗集料的分计筛余比例。

(3)制备样品

从6档不同粒径粗集料中分别取出3块石料，用纸将每块石料包裹3层，保证石料与石料之间不接触，为后期图像处理做准备。

(4)扫描

将包裹好的各档石料装入盒中，放入型号为YXLON.CT扫描仪中进行扫描，采用边平移边旋转的扫描方式，图像矩阵为128×128的矩阵，扫描的采样时间为0.3s，启动仪器进行扫描，等待输出扫描结果。

(5)图像处理

运用Image图像处理软件，对扫描结果进行出处理，去除灰度值较低的部分，从而得到所需集料的扫描结果，通过图像处理软件中计算功能分别得到6档粒径的粗集料的表面积与体积。

(6)比表面积系数的测定

将得到6档粒径粗集料的表面积与质量作比，分别得到6档粒径粗集料的比表面积系数。

粗集料测定结果如表5所示。

表5粗集料CT扫描测试结果

集料尺寸	19～26.5	16～19	13.2～16	9.5～13	4.75～9.	2.36～4.7
							质(量m(mg))	692	507	333	106.6	385.6	65.3
表面积(cm²)	1360.55	1170.97	1232.51	571.80	303.38	103.71
							体积(cm³)	255.9	184.9	122.3	39.19	14.13	2.33
比表面积系	0.19	0.23	0.37	0.53	0.78	1.64
							密度(g/cm³)	2.704	2.742	2.723	2.72	2.731	2.702

2、超细集料比表面积测试

(a)按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005中的要求，将超细集料筛分成粒径大于0.075mm且小于0.15mm的一级超细集料和粒径不大于0.075mm的二级超细集料，并分别称量质量，再将得到一级超细集料的质量和二级超细集料的质量，分别与沥青混合集料的总质量作比，分别得到一级超细集料的分计筛余比例和二级超细集料的分计筛余比例。

(b)制样：按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005中的要求，将要测量的试样在110℃下烘干，并在干燥器中冷却至室温，到入100ml的密闭瓶内，用力振动2min，将结块成团的试样振碎，使试样松散。静置2min后，打开瓶盖，轻轻搅拌，使在松散过程中落到表面的细粉，分布到整个试样中。

(c)试样密度测试：称量所述待测样品，得到所述待测样品的质量；将李氏瓶装满无水煤油后，将试样倒入李氏瓶内，并使液体介质充分地浸透试样颗粒，保证温度恒定的情况下，利用物理原理计算试样密度，即测量溢出的无水煤油的体积，作为所述待测样品的体积；将所述待测样品的质量和所述待测样品的体积作比，得到待测样品的密度。

(d)仪器校正：检查Blaine比表面积测试仪的各个部分，保证其满足规范要求，检查仪器的密封性。

(e)标定试料层体积：利用水银代替法计算试料层体积，具体为：(1)将两片滤纸沿圆筒壁放入透气圆筒内，优选采用长棒将所述滤纸放入透气圆筒内，进一步优选将所述滤纸平整放在所述透气圆筒的金属空孔板上，所述长棒的直径比所述透气圆筒的直径小1～2mm；(2)将所述滤纸放入透气圆筒后，优选向所述透气圆筒内填充水银，所述水银的添加量优选为填满所述透气圆筒；(3)填充水银后，为了使所述水银表面与所述透气圆筒的筒口平齐，本发明优选采用薄玻璃板对所述水银的表面进行按压，所述按压的力度优选以所述薄玻璃板和所述水银表面之间没有气泡或空洞存在为准；(4)按压完成后，本发明优选将所述薄玻璃板移除后倒出所述水银，对所述倒出的水银进行称量，得到所述水银的质量；(5)重复所述步骤(2)～(4)，重复次数优选为2～10次，以前后两次得到的所述水银的质量差值小于0.1g为准；(6)取出1片滤纸，向所述透气圆筒内放入3～4g所述待测样品；(7)将所述待测样品放入所述透气圆筒后，优选将所述透气圆筒内填充水银，所述水银的添加量优选为填充满所述透气圆筒；(8)采用所述步骤(3)和所述步骤(4)去除气泡；(9)重复所述步骤(7)和所述步骤(8)，重复次数优选为2～10次，以前后两次得到的所述水银的质量差值小于50mg为准，完成对所述待测样品的体积标定，并测得试料层的空隙率。

(f)使用标准样品对试验仪器进行校正，标准样品在使用前应保持与室温相同。

(g)制备试料层：将穿孔板放入透气圆筒的突缘上，采用捣棒将一片滤纸放到所述穿孔板上，边缘放平并压紧；将2.000g～5.000g待测试样，倒入所述透气圆筒；为了确保试料层表面的平坦，待测试样倒入所述透气圆筒后，振荡所述透气圆筒；采用捣棒将第二片滤纸放入所述透气圆筒后，采用捣器捣实所述透气圆筒内的待测试料，使得捣器的支持环与圆筒顶边接触；完成捣实后，旋转所述捣器l～2圈后取出所述捣器。

(h)测定K值：按照仪器要求说明，将标准粉的密度、比表面积及所确定空隙率输入到仪器中，开启仪器测定并记录K值。

(i)测定液面降落时间：液面降落过程中温度控制为恒定温度，并测定温度。将装有试料层的透气圆筒的下锥面涂抹活塞油脂，所述涂抹的厚度优选为1～2mm；将所述涂抹有活塞油脂的透气圆筒插入压力计顶端锥形磨口，为了确保所述透气圆筒和所述压力计紧密连接不透气，优选将所述透气圆筒旋转1～2圈；采用微型电磁泵从所述压力计一臂中抽出空气，使得所述压力计内液面上升到所述压力计的扩大部下端；静置所述压力计，当所述压力计内液体的凹面下降到所述压力计的第一个刻线处开始计时，当液体的凹面下降到第二条刻线时停止计时，得到液面降落时间。

(10)在试验温差不大于±3℃条件下进行的，因此按照公式计算试样的比表面积：

式中：

S_c————被测试样的比表面积(kg/m³)

S_S————标准试样的比表面积(kg/m³)

T————被测试样实验时，压力计中液面降落测得的时间(S)

ε————被测试样试料层的空隙率

ε_S————标准试样试料层中的空隙率

ρ————被测试样的密度(kg/m³)。

中档集料的测试结果如表6中JL-1所示。

表6中档集料Blaine比表面积测试仪测试结果

3、中档集料比表面积系数

按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)T0302-2005标准中的要求，对所述中档集料进行筛分，得到4档粒径范围的中档集料。分别对4档粒径范围的中档集料分别进行称量，分别得到所述4档粒径范围中档集料的质量。再与沥青混合集料的总质量作比，分别得到4档集料的分计筛余比例。

所得到的4档集料的比表面积系数的固定值采用美国系数规律中相应的比表面积系数值。如表7所示。

步骤2中得到0.075mm～0.15mm档集料比表面积为50.6m²/kg，美国系数规律中0.075mm～0.15mm档集料比表面积为57.35m²/kg，以0.882(50.6/57.35)为修正系数，对中档集料的比表面积系数的固定值进行修改，即将4档集料的比表面积系数的规定值分别乘以修正系数，1.18mm～2.36mm、0.6mm～1.18mm、0.3mm～0.6mm和0.15mm～0.3mm对应比表面积系数分别为2.53m²/kg、5.42m²/kg、10.84m²/kg和21.68m²/kg。

表7中档集料美国系数规律中比表面积系数

将得到的不同粒径尺寸档的集料的比表面积系数与相应粒径尺寸档的集料的分计筛余比例相乘并求和，得到沥青混合集料比表面积。其中粗集料档比表面积测定结果如表8所示。超细集料和中档集料的比表面积测定结果如表9所示。以此得到的混合集料的比表面积为11.85，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为4。

表8粗集料的比表面积测定

表9超细集料和中档集料的比表面积测定

实施例2

按照实施例1所述的方案对沥青混合集料进行比表面积的测定，与实施例1的区别在于，沥青混合集料在选取过程中，细集料为JL-2。最终得到的沥青混合集料的比表面积为11.24，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为3.9。

实施例3

按照实施例1所述的方案对沥青混合集料进行比表面积的测定，与实施例1的区别在于，沥青混合集料在选取过程中，细集料为JL-3。最终得到的沥青混合集料的比表面积为12.8，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为4.2。

实施例4

按照实施例1所述的方案对沥青混合集料进行比表面积的测定，与实施例1的区别在于，沥青混合集料在选取过程中，细集料为JL-2。最终得到的沥青混合集料的比表面积为12.27，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为4.1。

实施例1～4中测得的沥青混合集料的比表面积与最佳油石比的关系，如附图1沥青比表面积与马歇尔方法测定的最佳油石比关系曲线所示。图1表明，按照本发明方案得到的沥青混合集料的比表面积与马歇尔方法测定的最佳油石比具体一致的变化趋势，集料比表面积与最佳油石比相关性良好。

对比例1

按照表10中的级配GF配制沥青混合集料，依据规范中的方法测定沥青混合集料的比表面积为5.02，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为4.0。

对比例2

按照表10中的级配GJ配制沥青混合集料，依据规范中的方法测定沥青混合集料的比表面积为5.12，按照马歇尔设计方法确定的沥青混合集料的最佳油石比为3.9。

表10对比例用沥青混合料级配

表11规范方法测定的集料比表面积及对应的最佳油石比

表11数据表明GF级配的沥青混合集料的比表面积小于GJ级配沥青混合集料的比表面积；通过马歇尔设计方法，得出GF级配的沥青混合集料的最佳油石比大于GJ级配的沥青混合集料的最佳油石比。规范方法测定的沥青混合集料的比表面积与最佳油石比相关性差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种获取沥青混合集料比表面积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述若干档集料包括粗档集料、超细档集料和中档集料；

所述粗档集料的粒径不小于2.36mm；

所述超细档集料的粒径小于0.15mm；

所述中档集料的粒径不小于0.15mm且小于2.36mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若干档集料的分计筛余比例为不同档集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗档集料的比表面积系数为固定比表面积系数。

4.根据权利要求3所述的比表面的确定方法，其特征在于，所述固定比表面积系数按照包括以下步骤的方法得到:

(b)对所述若干次级档的粗集料分别进行称量，得到所述若干次级档的粗集料的质量；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超细集料的比表面积系数按照包括以下步骤的方法得到：

所述一级超细集料为粒径大于0.075mm且小于0.15mm档集料；

所述二级超细集料为粒径不大于0.075mm档集料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一级超细集料的分计筛余比例为所述一级超细集料通过相应粒径尺寸筛孔的筛上物的质量占所述沥青混合集料总质量的百分比；

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中档集料的比表面积系数为采用修改系数对所述中档集料的比表面积的系数固定值进行修正得到；

所述修正的方法为将所述中档集料的比表面积的系数固定值与所述修正系数相乘。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述修正系数为所述一级超细集料的比表面积系数与一级超细集料比表面积系数的固定值的比值。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述比表面积系数的固定值为美国系数法规律中的比表面积系数。